Наука и техника: прошлое и настоящее

Памятные даты

7 июля. 80 лет со дня рождения советского физика Льва Борисовича Окуня. Работы в области теории элементарных частиц (слабые взаимодействия, составные модели и др.). Совместно с И.Я.Померанчуком предсказал (1956) равенство сечений при высоких энергиях частиц, входящих в данный изотопический мультиплет. Предсказал (1957) изотопические свойства слабых адронных токов и существование девятки псевдоскалярных мезонов. Совместно с другими рассмотрел (1957) следствие нарушения Р-, С- и СР-инвариантности, предложил (1974) теорию нестабильного вакуума, построил (1976) квантово­хромодинамические правила сумм для чармония.

9 июля. 115 лет тому назад родился советский физик Пётр Леонидович Капица. Работы посвящены ядерной физике, физике и технике сверхсильных магнитных полей, физике и технике низких температур, электронике больших мощностей, физике высокотемпературной плазмы. Совместно с Н.Н.Семёновым предложил (1920) метод определения магнитного момента атома, реализованный (1922) в исследованиях О.Штерна и В.Герлаха. Первым поместил (1923) камеру Вильсона в сильное магнитное поле и наблюдал искривление треков альфа-частиц. Предложил (1924) новый метод получения импульсных сверхсильных магнитных полей (напряжённостью до 500 кЭ). Получив рекордные значения магнитного поля, изучал его влияние на различные физические свойства вещества. Установил (1928) закон линейного возрастания электрического сопротивления ряда металлов от напряжённости магнитного поля (закон Капицы). Создал новые методы ожижения водорода и гелия, сконструировал новые типы ожижителей (поршневые, детандерные и турбодетандерные установки). Построил ожижитель гелия детандерного типа (1934) производительностью 2 л/ч, установку низкого давления для промышленного получения кислорода из воздуха (1939). Турбодетандер Капицы заставил пересмотреть принципы создания холодильных циклов, используемых для ожижения и разделения газов, что существенно изменило развитие мировой техники получения кислорода. Разработав технику получения жидкого гелия, изучил его свойства. В ряде экспериментов показал, что при температуре ниже критической (2,19 К) вязкость жидкого гелия становится чрезвычайно малой (сверхтекучесть гелия), и обстоятельно изучил свойства жидкого гелия в этом новом состоянии, в частности, показал, что он состоит из двух компонент – сверхтекучей и нормальной. Эти исследования стимулировали развитие квантовой теории жидкого гелия, разработанной Л.Д.Ландау. Наблюдал (1941) скачок температуры на границе твёрдое тело–жидкий гелий (температурный скачок Капицы). За фундаментальные исследования в области физики низких температур удостоен Нобелевской премии в 1978 г. В послевоенный период внимание учёного привлекает электроника больших мощностей. Развил общую теорию электронных приборов магнетронного типа и создал магнетронные генераторы непрерывного действия – планотрон и ниготрон. Выдвинул гипотезу о природе шаровой молнии. Экспериментально обнаружил (1959) образование высокотемпературной плазмы в высокочастотном разряде. Часть работ посвящена истории физики и организации науки.

13 июля. 155 лет тому назад родился российский астроном Аристарх Аполлонович Белопольский. Занимался определениями координат звёзд и планет на меридианном круге. В 1884 г. фотографировал лунное затмение, во время солнечного затмения (1887) получил фотографии солнечной короны. Особое внимание уделял фотографическим наблюдениям Солнца. В Пулковской обсерватории на пассажном инструменте определял параллаксы звёзд, показал, что скорости вращения Юпитера на экваторе и в высоких широтах не равны. Провёл исследования вращения Солнца по движению факелов на материале пулковских наблюдений 1881–1888 гг. Одним из первых получил фотографии спектров небесных светил с помощью сконструированного им спектрографа. Провёл серию исследований лучевых скоростей звёзд на основе эффекта Доплера (около 200 звёзд 2–4-й величин). Установил (1894) периодичность их изменения у δ Цефея, что оказалось общим свойством всех звёзд этого типа. Установил также, что такое изменение происходит параллельно с изменением блеска. На основе его работ возникло общепринятое ныне представление о том, что причиной изменения блеска цефеид являются их периодические пульсации, вызываемыми внутренними причинами. Применил (1895) измерение лучевых скоростей для исследовании строения колец Сатурна и показал, что они являются скоплениями обращающихся вокруг планеты мелких космических тел. Открыл (1896) спектральную двойственность звезды α Близнецов. С помощью сконструированного им самим оригинального прибора экспериментально проверил (1900) эффект Доплера в применении к свету. 12 работ посвящены изучению комет и содержат интересные заключения о связи между типом хвоста и химическим строением.Участвовал (1887) в экспедиции для наблюдения полного солнечного затмения в Юрьевце, а также в ряде далёких экспедиций: на Дальний Восток (1896), в Среднюю Азию (1907); незадолго до смерти принял участие в экспедиции на Северный Кавказ для выбора места предполагавшегося строительства новой астрофизической обсерватории. Автор известного курса «Астроспектроскопия» (1921). В 1954 г. были опубликованы его «Астрономические труды». Именем Белопольского названы кратер на Луне и малая планета № 1004 (1923).

22 июля. 225 лет тому назад родился немецкий астроном и математик, один из основателей астрометрии Фридрих Вильгельм Бессель. Математику и астрономию изучал самостоятельно. Обладая исключительно острым зрением, он в 14 лет открыл визуально двойственность ε Лиры, по наблюдению покрытия звёзд Луной с помощью грубых самодельных инструментов сумел определить (1803) долготу Бремена. В двадцать лет вычислил (1607) элементы орбиты кометы Галлея по наблюдениям Т.Гарриота и Лорпорлея. В 1806 г. стал ассистентом крупного астронома И.Шрётера в Лилиентале, где вскоре приобрел репутацию видного астронома-наблюдателя и вычислителя-математика. В этом качестве был приглашён (1810) в Кёнигсбергский университет для организации обсерватории, директором которой оставался до конца жизни. Используя математические методы, переработал положения звёзд в каталоге, составленном в 40–50-х гг. XVIII в. английским астрономом Дж.Брадлеем, из которых определил постоянные рефракции, прецессии и нутации, по точности превзошедшие все прежние определения. Провёл колоссальную самостоятельную работу на меридианном круге Рейхенбаха, измерив (1821–1833) положения всех звёзд до 9^m в зоне склонений от –15° до +45° (всего 75 011 наблюдений) и составил обширные каталоги, которые легли в основу современных знаний о звёздном небе. Работа впервые сопровождалась тщательным исследованием и учётом всевозможных погрешностей инструмента и самого наблюдателя. Бессель разработал теорию ошибок астрономических инструментов, открыл «личное уравнение», т.е. систематическую ошибку, присущую данному наблюдателю. Новым крупным шагом в развитии практической астрономии стали его «Кёнигсбергские таблицы» (1830), где излагались разработанные им на основе теории вероятностей и способа наименьших квадратов методы редукции наблюдений. Они сделали астрометрию стандартизованной наукой. Полная реорганизация астрометрических наблюдений позволила повысить их точность в 10 раз по сравнению с Брадлеем. Вслед за В.Я.Струве при помощи гелиометра Фраунгофера определил (1838) параллакс звезды 61 Лебедя, измерив таким образом расстояние до неподвижных звёзд. Эта звезда оказалась одной из ближайших к Солнечной системе.

Изучая собственные движения звёзд, обратил (1834) внимание на еле заметные, но характерные особенности этого движения у самой яркой звезды неба – Сириуса, – а к 1840 г. установил то же для самой яркой звезды в созвездии Малого Пса – Проциона – пути обеих звёзд оказывались слегка волнистыми, «змеевидными». Для объяснения явления выдвинул смелую идею, предположив, что обе звезды имеют невидимые тёмные спутники, которые на наблюдаемом отрезке времени возмущают их прямолинейное движение. Но эти спутники настолько слабы, что их нельзя было увидеть в телескопы. Этот вывод он опубликовал в результате длинного ряда тщательнейших наблюдений на новом инструменте обсерватории – меридианном круге Репсольда. Период обращения спутников он оценил в обоих случаях примерно в 50 лет. Однако это замечательное открытие не получило признания при жизни учёного. Только в 1862 г. знаменитые американские оптики сын и отец Кларки обнаружили спутник звезды Сириус, а в 1896 г. американский астроном Шеберле открыл спутник Проциона. Подтвердились и предсказанные Бесселем периоды обращения спутников. В планетной астрономии Бесселю принадлежит разработка теории и составление таблиц солнечных затмений (теория используется и в наши дни), определение массы и сжатия Юпитера, массы Сатурна, изучение его колец, орбит его спутников, особенно Титана. В 1835 г. в связи с возвращением кометы Галлея построил одну из первых математических теорий движения частиц в голове комет (пионером в этой области был Г.-В.Брандес) – «фонтанную». Большое значение имеют также работы Бесселя в области геодезии (определение длины секундного маятника, изобретение базисного прибора). В частности, совместно с И.Байером он произвёл триангуляцию в Восточной Пруссии и на основании десяти лучших градусных измерений определил элементы земного сфероида, которые оставались более века самыми точными (до введения в 1941 г. в геодезии эллипсоида Красовского).

В историю науки Бессель вошёл и как один из крупных математиков, автор теории применения цилиндрических функций (функций Бесселя) для вычисления возмущённого движения планет. Эти функции, как и соответствующее им дифференциальное уравнение Бесселя, впоследствии нашли значительно более широкое применение в теоретической физике (в теории теплопроводности, диффузии, колебаний). Известен также неравенством для коэффициентов ряда Фурье (неравенство Бесселя) и одной из интерполяционных формул. Бессель опубликовал около 400 научных работ и оставил большую переписку с учёными, где также излагал свои идеи и результаты. Именем Бесселя назван кратер на видимой стороне Луны.

29 июля. 170 лет тому назад родился русский физик Александр Григорьевич Столетов. Научные работы посвящены электромагнетизму, оптике, молекулярной физике, философским вопросам науки. В 1862 г. по специальной стипендии для отличившегося студента, учреждённой профессорами К.А. и С.А.Рачинскими, был направлен в заграничную командировку. Три года проработал в Гейдельберге, Гёттингене и Берлине в лабораториях известных физиков Г.Кирхгофа, Г.Гельмгольца, Г.Магнуса и В.-Э.Вебера. Там он выполнил первую научную работу. Вместе с К.А.Рачинским установил, что диэлектрические свойства среды, характеризующие её способность к электризации, никак не сказываются на величине взаимодействия между магнитами и проводниками. Первым показал (1872), что при увеличении намагничивающего поля магнитная восприимчивость железа вначале возрастает, а затем уменьшается, проходя через максимум. Впервые снял кривую магнитной проницаемости ферромагнетика (кривая Столетова). Предложил два важных метода магнитных измерений веществ – метод тороида с замкнутой магнитной цепью и баллистический. Осуществил (1876) сложный опыт по определению соотношения между электростатическими и электромагнитными единицами. Коэффициент пропорциональности оказался близким к скорости света. Это подтвердило взгляд на свет как на электромагнитное явление и поддержало справедливость теории Максвелла, в то время ещё не являвшейся общепризнанной. На I Всемирном конгрессе электриков в Париже по его предложению была утверждена единица электрического сопротивления «ом» (1881). В 1888–1890 гг. выполнил цикл работ по исследованию явления внешнего фотоэффекта, обнаруженного Г.Герцем в 1887 г. Независимо от В.Гальвакса и А.Риги переоткрыл этот эффект (1888), создал первый фотоэлемент (на внешнем фотоэффекте) и применил его на практике, рассмотрел вопрос об инерционности фототока и оценил его запаздывание по отношению к моменту освещения в 0,001 с. Открыл прямую пропорциональную зависимость силы фототока от интенсивности падающего света (1-й закон внешнего фотоэффекта) и явление фотоэлектрического утомления – понижение чувствительности фотоэлемента со временем (1889), обнаружил фототок насыщения, показал его независимость от потенциала (1890). Является основоположником количественных методов исследования фотоэффекта, предложил метод фотоэлектрического контроля интенсивности света. Изучал несамостоятельный газовый разряд, установил, что отношение напряжённости электрического поля к давлению газа при максимальном токе есть величина постоянная (константа Столетова). Исследовал критическое состояние вещества. Работал над рукописью учебника «Введение в акустику и оптику».